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# 软件设计说明书（SDD）
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## 自建多模态 AI 网关系统（AI Gateway System）
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| 项目 | 内容 |
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|---|---|
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| 文档版本 | V1.0 |
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| 编写日期 | 2026-08-23 |
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| 对应需求文档 | 01-软件需求文档-SRS.md V1.0 |
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## 1. 设计概述
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### 1.1 设计目标
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在满足 SRS 中全部功能需求与非功能需求的前提下，采用**成熟开源组件 + 容器化编排**的方式快速搭建系统，降低自研成本，优先保证 Failover 可靠性与部署可维护性。
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### 1.2 设计原则
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- **不重复造轮子**：网关、前端均采用成熟开源方案（One-API + LobeChat），仅做配置层工作
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- **松耦合**：前端、网关、各 AI 渠道之间通过标准 OpenAI 兼容接口通信，任一组件可替换
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- **配置驱动**：渠道增删、优先级调整通过后台界面完成，不需改代码重新部署
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- **最小暴露面**：仅前端端口对公网开放，管理端口和数据库端口仅内网可访问
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## 2. 系统架构设计
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### 2.1 总体架构图
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┌───────────────────────────────────────────────────────────────┐
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│ 公司内网（用户侧） │
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│ 浏览器 / 移动端浏览器 │
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└──────────────────────────┬────────────────────────────────────┘
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│ HTTPS (443)
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┌───────────────────────────────────────────────────────────────┐
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│ 美国服务器（Docker 宿主机） │
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│ │
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│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
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│ │ Nginx（反向代理层） │ │
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│ │ - HTTPS 终止 / 证书管理 │ │
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│ │ - 请求转发至 LobeChat │ │
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│ │ - 流式响应透传（proxy_buffering off） │ │
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│ └───────────────────────┬─────────────────────────────────┘ │
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│ ▼ │
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│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
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│ │ LobeChat（前端应用层） 端口 3210 │ │
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│ │ - 对话界面渲染 │ │
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│ │ - 图片上传处理 │ │
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│ │ - Access Code 鉴权 │ │
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│ │ - 对话历史管理（IndexedDB / PostgreSQL） │ │
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│ └───────────────────────┬─────────────────────────────────┘ │
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│ │ OpenAI 兼容协议 │
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│ ▼ │
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│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
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│ │ One-API（网关聚合层） 端口 3000（仅内网） │ │
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│ │ - 渠道管理 / 优先级路由 │ │
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│ │ - 模型名映射 │ │
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│ │ - 失败重试 / 自动禁用 / 冷却恢复 │ │
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│ │ - 调用日志 / 用量统计 │ │
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│ └───────────────────────┬─────────────────────────────────┘ │
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│ │ │
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│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
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│ │ MySQL（网关数据存储） │ │
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│ │ - 渠道配置表 / Token 表 / 调用日志表 │ │
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│ └─────────────────────────────────────────────────────────┘ │
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└──────────────────────────┬────────────────────────────────────┘
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│ 各家官方 HTTPS API
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┌───────────┬───────────┬───────────┬───────────┐
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▼ ▼ ▼ ▼ ▼
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Gemini NVIDIA NIM Groq OpenRouter Mistral
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```
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### 2.2 分层说明
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| 层级 | 组件 | 职责 |
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|---|---|---|
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| 接入层 | Nginx | HTTPS 终止、反向代理、访问入口统一 |
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| 表现层 | LobeChat | 用户交互、对话渲染、多模态输入采集 |
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| 网关层 | One-API | 协议转换、渠道路由、故障转移、用量统计 |
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| 数据层 | MySQL | 网关配置与日志持久化 |
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| 外部服务层 | 5 家 AI API | 实际推理能力提供方 |
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### 2.3 部署视图
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单机 Docker Compose 部署，各服务以容器形式运行在同一 Docker 网络（`ai-network`）内，服务间通过容器名互相寻址，仅 Nginx 的 80/443 端口对公网暴露。
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## 3. 模块设计
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### 3.1 Nginx 反向代理模块
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**职责**
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- 对外仅暴露 443（HTTPS）与 80（HTTP 跳转 443）
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- 将请求转发至 `lobe-chat:3210`
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- 关闭代理缓冲以支持流式输出（SSE）
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**关键配置片段**
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```nginx
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server {
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listen 443 ssl;
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server_name <domain-or-ip>;
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ssl_certificate /etc/nginx/certs/fullchain.pem;
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ssl_certificate_key /etc/nginx/certs/privkey.pem;
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location / {
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proxy_pass http://lobe-chat:3210;
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proxy_set_header Host $host;
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proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
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proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
|
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proxy_set_header X-Forwarded-Proto $scheme;
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proxy_buffering off;
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proxy_cache off;
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}
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}
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server {
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listen 80;
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server_name <domain-or-ip>;
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return 301 https://$host$request_uri;
|
||
}
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```
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### 3.2 LobeChat 前端模块
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**职责**
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- 渲染对话界面、处理用户输入（含图片）
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- 通过 `OPENAI_PROXY_URL` 将请求发送至 One-API，而非直连任一具体厂商
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- 校验 `ACCESS_CODE` 完成访问控制
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**关键环境变量设计**
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| 变量名 | 说明 | 示例值 |
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|---|---|---|
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| `OPENAI_API_KEY` | 填 One-API 生成的聚合 Token（非各厂商原始 Key） | `sk-xxxxx` |
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| `OPENAI_PROXY_URL` | 指向 One-API 的 v1 路径 | `http://one-api:3000/v1` |
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| `ACCESS_CODE` | 前端访问密码 | 自定义 |
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| `DEFAULT_LANG` | 默认语言 | `zh-CN` |
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| `OPENAI_MODEL_LIST` | 控制模型下拉菜单显示项 | 见 3.3 模型映射设计 |
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**数据存储**：本期采用 Client-Side（IndexedDB），后续如需多端同步再切换 Server-Side（PostgreSQL）。
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### 3.3 One-API 网关模块
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**职责**
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- 维护渠道（Channel）配置表：Base URL、Key、支持模型、优先级、权重
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- 维护 Token 表：对外暴露给 LobeChat 使用的聚合密钥
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- 请求路由：按优先级+权重选择渠道，失败时按策略重试下一渠道
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- 日志记录：每次请求实际路由渠道、耗时、成功/失败状态
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**渠道设计表**
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| 渠道名 | 类型 | Base URL | 优先级 | 支持视觉 |
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|---|---|---|---|---|
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| nvidia-nim | 自定义(OpenAI兼容) | `integrate.api.nvidia.com/v1` | 1 | 部分模型 |
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| gemini | Google Gemini | `generativelanguage.googleapis.com/v1beta` | 1 | 是 |
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| openrouter | 自定义(OpenAI兼容) | `openrouter.ai/api/v1` | 2 | 部分模型(:free) |
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| groq | 自定义(OpenAI兼容) | `api.groq.com/openai/v1` | 2 | 有限 |
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| mistral | 自定义(OpenAI兼容) | `api.mistral.ai/v1` | 3 | Pixtral系列 |
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> 优先级数字越小越优先；同优先级内按权重轮询分摊负载。
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**模型映射设计**
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对外统一暴露两个聚合模型名，前端只需感知这两个名字：
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| 对外模型名 | 用途 | 关联渠道 |
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|---|---|---|
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| `auto-vision` | 图文混合问答 | Gemini、NVIDIA(视觉模型)、OpenRouter(视觉模型)、Mistral(Pixtral) |
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| `auto-text` | 纯文本问答 | 上述全部 + Groq |
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**故障转移策略**
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1. 请求到达 One-API，按 `auto-vision` 或 `auto-text` 匹配渠道池
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2. 按优先级从高到低尝试，同优先级内按权重随机/轮询选择
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3. 若渠道返回 429（限流）/5xx（服务错误）/超时，标记该渠道本次失败，自动尝试下一渠道
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4. 连续失败次数超过阈值（如 5 次/5 分钟），该渠道进入"冷却禁用"状态，冷却期（如 10 分钟）后自动恢复参与路由
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5. 全部渠道均失败时，向前端返回明确错误提示（而非静默失败）
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### 3.4 MySQL 数据模块
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**职责**：持久化 One-API 的渠道配置、Token、调用日志
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**核心表设计（概念级，实际以 One-API 内建 schema 为准）**
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| 表 | 关键字段 | 说明 |
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|---|---|---|
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| channels | id, name, base_url, key, priority, weight, models, status | 渠道配置 |
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| tokens | id, key, name, quota, status | 对外令牌 |
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| logs | id, channel_id, model, status_code, latency, created_at | 调用日志 |
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## 4. 接口设计
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### 4.1 前端 ↔ 网关接口
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遵循 OpenAI `/v1/chat/completions` 协议，支持多模态 `content` 数组格式：
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```json
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{
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"model": "auto-vision",
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"messages": [
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{
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"role": "user",
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"content": [
|
||
{ "type": "text", "text": "这张图片里有什么？" },
|
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{ "type": "image_url", "image_url": { "url": "data:image/jpeg;base64,..." } }
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||
]
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||
}
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||
],
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"stream": true
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}
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```
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### 4.2 网关 ↔ 各 AI 渠道接口
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| 渠道 | 协议特点 | 转换要点 |
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|---|---|---|
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| Gemini | 原生协议与 OpenAI 不同（`contents`/`parts`结构） | One-API 内建适配器自动转换 |
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| NVIDIA NIM | OpenAI 兼容 | 直接透传，仅替换 Base URL 和 Key |
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| Groq | OpenAI 兼容 | 直接透传 |
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| OpenRouter | OpenAI 兼容 | 直接透传，模型名需带 `:free` 后缀 |
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| Mistral | OpenAI 兼容 | 直接透传，视觉模型指定 `pixtral-*` |
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## 5. 安全设计
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| 风险点 | 设计对策 |
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|---|---|
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| 后台管理端口暴露 | One-API 的 3000 端口不映射到公网，仅容器内网可访问；如需远程管理，走 SSH 隧道或 VPN |
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| API Key 泄露 | 所有 Key 通过 `.env` 文件注入容器环境变量，`.env` 加入 `.gitignore`，不提交版本库 |
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| 未授权访问前端 | LobeChat `ACCESS_CODE` 强制校验 |
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| 传输层安全 | Nginx 强制 HTTPS，HTTP 请求 301 跳转 |
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| 密钥被盗用后的止损 | One-API 后台可随时吊销/轮换 Token，不影响各渠道原始 Key |
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## 6. 部署设计
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### 6.1 目录结构
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```
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~/ai-gateway/
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├── docker-compose.yml
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├── .env # 敏感变量，不提交版本库
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├── nginx.conf
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├── certs/ # HTTPS 证书
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├── one-api-data/ # One-API 持久化数据
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└── mysql-data/ # MySQL 持久化数据
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```
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### 6.2 Docker Compose 设计
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```yaml
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version: '3.8'
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||
services:
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one-api:
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||
image: justsong/one-api:latest
|
||
container_name: one-api
|
||
restart: always
|
||
ports:
|
||
- "3000:3000" # 建议后续改为仅内网映射
|
||
volumes:
|
||
- ./one-api-data:/data
|
||
environment:
|
||
- SQL_DSN=root:${MYSQL_ROOT_PASSWORD}@tcp(mysql:3306)/oneapi
|
||
- TZ=Asia/Shanghai
|
||
depends_on:
|
||
- mysql
|
||
networks:
|
||
- ai-network
|
||
|
||
mysql:
|
||
image: mysql:8.0
|
||
container_name: one-api-mysql
|
||
restart: always
|
||
environment:
|
||
- MYSQL_ROOT_PASSWORD=${MYSQL_ROOT_PASSWORD}
|
||
- MYSQL_DATABASE=oneapi
|
||
volumes:
|
||
- ./mysql-data:/var/lib/mysql
|
||
networks:
|
||
- ai-network
|
||
|
||
lobe-chat:
|
||
image: lobehub/lobe-chat:latest
|
||
container_name: lobe-chat
|
||
restart: always
|
||
ports:
|
||
- "3210:3210"
|
||
environment:
|
||
- OPENAI_API_KEY=${ONE_API_TOKEN}
|
||
- OPENAI_PROXY_URL=http://one-api:3000/v1
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- ACCESS_CODE=${LOBE_ACCESS_CODE}
|
||
- DEFAULT_LANG=zh-CN
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depends_on:
|
||
- one-api
|
||
networks:
|
||
- ai-network
|
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||
nginx:
|
||
image: nginx:alpine
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container_name: nginx-proxy
|
||
restart: always
|
||
ports:
|
||
- "80:80"
|
||
- "443:443"
|
||
volumes:
|
||
- ./nginx.conf:/etc/nginx/nginx.conf:ro
|
||
- ./certs:/etc/nginx/certs:ro
|
||
depends_on:
|
||
- lobe-chat
|
||
networks:
|
||
- ai-network
|
||
|
||
networks:
|
||
ai-network:
|
||
driver: bridge
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```
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### 6.3 部署步骤
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1. 服务器安装 Docker + Docker Compose
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2. 按 6.1 结构创建目录，放置 `docker-compose.yml`、`.env`、`nginx.conf`
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3. 申请 HTTPS 证书（Let's Encrypt/certbot）放入 `certs/`
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4. 执行 `docker-compose up -d` 启动全部服务
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5. 访问 `http://<服务器IP>:3000` 完成 One-API 初始化（设置管理员密码）
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6. 后台按 3.3 节渠道设计表逐个添加渠道，设置优先级
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7. 创建对外 Token，写入 `.env` 的 `ONE_API_TOKEN`
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8. `docker-compose restart lobe-chat` 使配置生效
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9. 访问 `https://<域名>` 验证前端可正常对话、上传图片、触发 Failover
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### 6.4 运维监控设计
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| 监控项 | 方式 |
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|---|---|
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| 渠道可用性 | One-API 后台"渠道"页面查看状态与最近调用日志 |
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| 免费额度消耗 | 各厂商官方控制台 + One-API 用量统计页面双重核对 |
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| 容器健康状态 | `docker-compose ps` / 可选接入 Prometheus+Grafana（后续扩展） |
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| 证书到期提醒 | certbot 自动续期 + 到期前邮件提醒（后续扩展） |
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## 7. 设计与需求追溯表
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| SRS 需求编号 | 对应设计章节 |
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|---|---|
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| FR-1 统一对话界面 | 3.2 LobeChat 前端模块 |
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| FR-2 多渠道聚合与路由 | 3.3 One-API 网关模块 |
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| FR-3 多模态能力 | 3.3 模型映射设计 |
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| FR-4 渠道管理 | 3.3 / 3.4 |
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| FR-5 安全与访问控制 | 第 5 章 安全设计 |
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| 非功能-可用性 | 3.3 故障转移策略 |
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| 非功能-可维护性 | 6.4 运维监控设计 |
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## 8. 待确认事项
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1. 是否需要 Server-Side 模式支持多端对话同步（涉及是否额外部署 PostgreSQL）
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||
2. 后台管理端口是否需要通过 VPN/SSH 隧道访问，还是接受当前仅内网暴露的方案
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||
3. 是否需要接入 Prometheus/Grafana 做可视化监控（当前为后续扩展项，非本期必做）
|
||
4. 域名与证书由紫川自行准备，还是需要方案建议
|